Некоторые экзопланеты вызывают у ученых больший интерес, чем другие. Некоторые из самых интересных — те, что находятся в обитаемой зоне своих звезд. Однако не все эти планеты будут похожи на Землю — на самом деле, обнаружение планеты размером с Землю уже выходит за рамки возможностей большинства телескопов, охотящихся за экзопланетами. Поэтому научное сообщество возрадовалось, когда исследователи из Монреальского университета объявили, что нашли экзопланету размером с Землю. Однако она, похоже, почти полностью покрыта водой, что делает ее более похожей на гигантскую версию Европы, покрытого льдом спутника Юпитера.
В пресс-релизе, описывающем открытие, есть много информации, которую можно раскрыть. Экзопланета, которую они изучали, известна как LHS 1140b. Она расположена в 48 световых годах от нас в созвездии Кита, что делает ее одной из самых близких известных экзопланет в обитаемой зоне своей звезды.
Эта звезда, LHS 1140, составляет всего около 20% от размера нашего Солнца, а энергия, которую она вырабатывает, меньше. LHS 1140b — одна из двух потенциальных экзопланет, вращающихся вокруг нее, но до сих пор ученые спорили, является ли она «мини-Нептуном» или «супер-Землей». Если бы это был «мини-Нептун», он был бы окружен водородным газом, но исследователи этого не обнаружили.
Авторство – YouTube-канал Антона Петрова
Они использовали «дискреционное время директора», что означает время наблюдения, напрямую назначенное директором проекта космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Они объединили его с данными, собранными с TESS, Spitzer и Hubble. После тщательного изучения атмосферы LHS 1140 b они увидели что-то знакомое — азот. Это было интересно по нескольким причинам. Во-первых, это исключило возможность того, что LHS 1140b является «мини-Нептуном», поскольку богатая водородом атмосфера была бы очень отчетливо видна в данных.
Во-вторых, теперь это официально первая известная умеренная экзопланета, имеющая «вторичную» атмосферу, т. е. ту, которая образовалась после формирования планеты. Азот не является естественной частью атмосферы планеты в начале и должен быть выработан позже посредством химических процессов. До сих пор не было обнаружено ни одной экзопланеты в обитаемых зонах их звезд с этим газом в атмосфере, хотя это давно предполагалось, поскольку атмосфера нашей собственной планеты так богата им.
Но что еще более интригующе, с исключением возможности, что это был «мини-Нептун», LHS 1140b, похоже, стал хорошим кандидатом на роль «супер-Земли» — примерно в 1,7 раза больше нашей родной планеты и в 5,6 раз больше ее массы. Однако исследователи также заметили, что планета была намного менее плотной, чем ожидалось, что указывает на то, что около 10-20% этой массы может составлять вода, а не камень.
Наличие такого количества воды может привести к нескольким разным результатам. Во-первых, существует вероятность того, что LHS 1140b является «миром Hycean», который будет полностью покрыт океаном с жидкой водой. Это кажется маловероятным, поскольку выход энергии звезды не обеспечивает достаточно энергии, чтобы поддерживать целый океан размером с планету достаточно теплым, чтобы не замерзнуть.
Это приводит ко второй возможности — миру «снежного кома», где толстый слой снега покрывает каменистую внутреннюю часть. Это все еще возможно, но для этого требуются погодные условия, которые может быть трудно различить на расстоянии, даже с помощью JWST.
Итак, остается последняя возможность — ледяной мир, где толстые пласты льда покрывают всю поверхность планеты. Мы уже знаем об одном таком мире гораздо ближе к дому — Европе. Он полностью покрыт льдом, хотя, что интересно, под этими ледяными пластами у него также есть жидкий океан. Исследователи считают, что есть хороший шанс, что подобный подповерхностный океан может существовать и на LHS 1140b.
Это сделало бы ее первой известной экзопланетой с подтвержденным наличием жидкой воды. Однако данные предполагают еще одну интригующую возможность — это может быть планета-снежок с «океаном бычьего глаза» в точке, где тепло звезды на ней сильнее всего. Этот океан может быть около 4000 км в поперечнике, примерно в два раза меньше Атлантического океана на Земле. Модели предполагают, что температура воды в океане может достигать даже 20 °C, что является комфортной комнатной температурой, хотя и немного холодной для плавания.
Однако ни одна из этих деталей пока не подтверждена, и для этого потребуется — как вы уже догадались — больше времени на наблюдения. В частности, исследователи интересуются, есть ли в атмосфере LHS 1140b углекислый газ. Парниковый газ может повысить вероятность того, что общая температура планеты будет достаточно высокой, чтобы превратить ее в Hycean, а не в снежный ком с одним изолированным океаном.
Наблюдение за углекислым газом на экзопланете, столь далекой, как LHS 1140, может занять годы прерывистого наблюдательного времени на JWST. Хотя LHS 1140b теперь определенно является одним из самых многообещающих кандидатов на обнаружение жидкой воды на поверхности планеты — и, следовательно, главным кандидатом на обнаружение жизни на экзопланете — продолжение наблюдения такого рода должно будет конкурировать со всеми другими достойными вариантами использования времени JWST.
На данный момент исследователи надеются получить больше наблюдательного времени, даже если его будет недостаточно для подтверждения наличия углекислого газа. Однако, в конечном итоге, будет больше и более мощных телескопов для поиска планет, чем даже JWST. Когда-нибудь, по крайней мере, на одном из них будет достаточно наблюдательного времени, чтобы подтвердить, действительно ли LHS 1140b имеет жидкий океан. Этот день может стать одним из самых монументальных в истории изучения экзопланет — и, возможно, для самого человечества.
Узнать больше:
Université de Montréal – Астрономы обнаружили удивительный ледяной мир в обитаемой зоне с помощью данных Уэбба
Кадье и др. – Пропускающая спектроскопия обитаемой зоны экзопланеты LHS 1140 b с JWST/NIRISS
UT – Это та экзопланета, где впервые будет обнаружена жизнь?
UT – В обитаемой зоне своей звезды обнаружен новый мир размером с Венеру
Главное изображение:
Иллюстрация экзопланеты LHS 1140 b, включая «океан в форме бычьего глаза».
Кредит – Б. Гужон / UdeM
